虎斑貓的皮毛朝一個(gè)方向生長(zhǎng)，非常適合寵愛(ài)。該性狀是稱(chēng)為平面細(xì)胞極性信號(hào)傳導(dǎo)途徑的胚胎發(fā)育機(jī)制的結(jié)果。

現(xiàn)在，來(lái)自國(guó)家人類(lèi)基因組研究所(NHGRI)研究這一途徑的發(fā)育遺傳學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它也是在身體兩側(cè)放置器官和其他結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵機(jī)制。他們對(duì)脊椎動(dòng)物發(fā)育中左右不對(duì)稱(chēng)的研究，以及平面細(xì)胞極性在啟動(dòng)它時(shí)的作用，出現(xiàn)在2010年6月20日的早期網(wǎng)絡(luò)版“ 自然 ”雜志上。

脊椎動(dòng)物的發(fā)育需要胚胎的背側(cè) - 腹側(cè)，前 - 后和左右軸的特定方向。“對(duì)于多細(xì)胞生物的發(fā)育，你必須增加細(xì)胞數(shù)量和類(lèi)型，”資深作者，YingGR Yang博士，NHGRI遺傳病研究分部的高級(jí)研究員解釋說(shuō)。“這些細(xì)胞都需要適當(dāng)?shù)臉O性才能知道遷移的方向，分裂和相互接觸。這種方向信息對(duì)于細(xì)胞組織成具有正確形狀和位置的功能器官至關(guān)重要。”

平面細(xì)胞極性是細(xì)胞和器官的內(nèi)部指南針。在他們對(duì)小鼠胚胎的研究中，研究人員刪除了平面細(xì)胞極性所必需的兩個(gè)基因，稱(chēng)為梵高，如1和2(Vangl1和Vangl2)。他們觀察到，在專(zhuān)門(mén)的胚胎發(fā)育組織者稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)的細(xì)胞中出現(xiàn)的纖毛或微小毛發(fā)隨機(jī)方向生長(zhǎng)，平面細(xì)胞極性功能受損。“左右不對(duì)稱(chēng)總是在胚胎發(fā)育的早期確定，”楊博士說(shuō)。“如果在發(fā)育的這個(gè)階段發(fā)生錯(cuò)誤，你會(huì)有先天性缺陷。一個(gè)很好的例子就是心臟;有一個(gè)左右心室，它們需要正確定位。”

胚胎發(fā)育始于第一次細(xì)胞分裂，形成復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)數(shù)百萬(wàn)個(gè)遺傳編程細(xì)胞。在某些時(shí)候，必須打破早期胚胎生長(zhǎng)的對(duì)稱(chēng)性。“我們找到了打破雙邊對(duì)稱(chēng)性的最早步驟，”楊博士說(shuō)。“當(dāng)對(duì)稱(chēng)性被打破時(shí)，不同側(cè)面的細(xì)胞獲得不同的行為，從而促進(jìn)功能。” 研究人員觀察到，平面細(xì)胞極性是允許胚胎解釋前 - 后位置信息并在功能結(jié)構(gòu)發(fā)展中建立左右不對(duì)稱(chēng)的機(jī)制。

發(fā)育生物學(xué)家已經(jīng)知道左后軸是在背 - 腹和前 - 后軸之后建立的。讓研究人員感興趣的是早期胚胎如何知道何時(shí)中斷或打破早期胚胎的對(duì)稱(chēng)性，然后確定左右不對(duì)稱(chēng)性。

平面細(xì)胞極性作用于稱(chēng)為上皮的單個(gè)細(xì)胞中的細(xì)胞，其在體內(nèi)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的表面。在正常發(fā)育中，上皮平面中的細(xì)胞具有相似的取向。組織區(qū)域中的個(gè)體細(xì)胞通過(guò)響應(yīng)平面細(xì)胞極性而協(xié)調(diào)地發(fā)揮作用，無(wú)論是成為聽(tīng)覺(jué)耳朵的結(jié)構(gòu)，還是呼吸的肺部襯里，或任何身體的無(wú)數(shù)器官結(jié)構(gòu) - 甚至是虎斑貓的外套。

根據(jù)楊博士的說(shuō)法，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于一般發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域和研究WNT信號(hào)傳導(dǎo)的研究人員至關(guān)重要，WNT信號(hào)傳導(dǎo)是包括人類(lèi)在內(nèi)的各種生物體發(fā)育和成人生理學(xué)的關(guān)鍵信號(hào)傳導(dǎo)途徑。“這一發(fā)現(xiàn)提供了明確的遺傳證據(jù)，表明WNT-平面細(xì)胞極性信號(hào)傳導(dǎo)很重要，”楊博士說(shuō)。她還期望那些研究人類(lèi)遺傳學(xué)并經(jīng)?？吹阶笥覍?duì)稱(chēng)相關(guān)缺陷的人感興趣。

“對(duì)我們的發(fā)現(xiàn)有很強(qiáng)的臨床意義，”楊博士說(shuō)。“如果細(xì)胞和組織沒(méi)有正確的極性，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)育問(wèn)題。有些情況下，左右對(duì)稱(chēng)沒(méi)有問(wèn)題，但在其他情況下，它可能是致命的。”

這些發(fā)現(xiàn)是楊博士NHGRI實(shí)驗(yàn)室五年多研究的結(jié)果。除了研究中描述的個(gè)體發(fā)現(xiàn)外，研究人員還創(chuàng)建了遺傳工具，包括Vang1和Vang2突變動(dòng)物模型，楊博士認(rèn)為這將有助于研究其他重要的胚胎發(fā)育問(wèn)題。